PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA DISCRIMINACIÓN DE ALIMENTOS.

Procedimiento y dispositivo para la discriminación de alimentos.

Es objeto de esta invención un procedimiento de discriminación de alimentos que permite establecer si dichos alimentos verifican criterios de calidad preestablecidos. El procedimiento de discriminación requiere de un primer método de calibración tras el cual es posible llevar a cabo el procedimiento de discriminación sobre una pluralidad de alimentos, tales como los procedentes de una línea de producción. El método de calibrado aplica una radiación electromagnética al alimento a analizar. Esta radiación cubre un espectro muy amplio de frecuencias. Se analiza para cada frecuencia la respuesta dieléctrica y se establecen valores discretos de la frecuencia para los cuales la respuesta dieléctrica es un valor que varía con las propiedades determinantes de la calidad del alimento. Estos valores son los utilizados con una correlación adecuada para posteriormente llevar a cabo la discriminación.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200803559.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: TOLDRA VILARDELL, FIDEL, FITO MAUPOEY,PEDRO, FITO SUNER,PEDRO JOSE, CASTRO GIRALDEZ,Marta.

Fecha de Publicación: 15 de Octubre de 2012.

Clasificación Internacional de Patentes:

G01N23/06 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 23/00 Investigación o análisis de materiales mediante la utilización de radiaciones de ondas o partículas, p. ej. rayos X o neutrones, no cubiertos por los grupos G01N 3/00 - G01N 17/00, G01N 21/00 o G01N 22/00. › y midiendo la absorción.
G01N33/12 G01N […] › G01N 33/00 Investigación o análisis de materiales por métodos específicos no cubiertos por los grupos G01N 1/00 - G01N 31/00. › Carne; Pescado.

PDF original: ES-2388423_A1.pdf

Fragmento de la descripción:

OBJETO DI LA r.NVZNCIÓN

Es objeto de esta invención un procedimiento de discriminación de alimentos que perrnite establecer si dichos alimentos verifican criterios de calidad preestablecidos.

El procedimiento de discriminación requiere de un primer método de calibración tras el cual es posible llevar a cabo el procedimiento de discriminación sobre una pluralidad de alimentos, tales corno los procedentes de una linea de producción. Por ejemplo, un matadero que provee de reses que han de ser controladas es susceptible de utilizar el procedimiento de la invención.

El método de calibrado aplica una radiación electromagnética al alimento a analizar. Esta radiación cubre un espectro muy amplio de frecuencias. Se analiza para cada frecuencia la respuesta dieléctrica y se establecen valores discretos de la frecuencia para los cuales la respuesta dieléctrica es un valor que varía con las propiedades determinantes de la calidad del alimento.

Determinados los valores adecuados, el procedimiento de clasificación consiste en la aplicación de una radiación electromagnética a varias frecuencias que se establecen en la calibración.

La lectura de la respuesta de cada alimento a

controlar se compara con las referencias adoptadas en la calibración. Es también objeto de la invención el dispositivo 5 que aplica el procedimiento de discriminación. Este dis positivo hace uso de varias antenas, una o más emitiendo con las frecuencias predeterminadas y operando por transmisión sobre el alimento, y de una o más que captan la respuesta de dicho alimento. La respuesta es procesa lO da según el procedimiento de discriminación devolviendo una señal que es interpretada de tal modo que es posible establecer dicha discriminación de los alimentos de for ma automática. 15 AN'l'BCBDBN'l'BS DE LA INVENCIÓN En un mercado cada vez más exigente en cuanto a temas de calidad y seguridad alimentaria, y frente a una oferta también cada vez más diversificada, uno de los 20 objetivos fundamentales de las industrias consiste en obtener productos competitivos y con unas característi cas que se adapten a los requerimientos de los consumi dores en cuanto a características sensoriales, tecnoló gicas, nutricionales e higiénicas. En este contexto, las 25 técnicas de control no destructivo de productos y proce sos basados en la utilización de espectros electromagné ticos están suponiendo un gran avance en la industria alimentaria debido a que pueden aportar información so bre características de calidad del alimento. 30 La técnica basada en la radiación de señal para obtener algunos parámetros de interés ha sido utilizada sobre todo para medidas en alimentos líquidos y semisó lidos. La empresa "Keam Holdem" está comercializando

35 este tipo de sensores para medir la humedad en queso

procesado; humedad y contenido en sal de mantequilla; proporción de grasa/magro en cerdos.

Otra empresa que mide humedad en diferentes tipos de productos es la empresa "Microradar". La empresa "Termo Electrón Corporation" comercializa una guía de onda para la medida de humedad en alimentos crudos como puede ser maíz, arroz, soja; y en alimentos procesados como puede ser pasta de tomate, carne picada; para medir entre otros, el pH, viscosidad y acidez en zumo de naranja, bebidas refrescantes, mayonesas, productos deri

vados del tomate; humedad en carne picada, manteca de cacahuete, leche y derivados lácteos; sal en purés de patata; graduación alcohólica en bebidas.

En el estado de la técnica, la radiación se lleva a cabo en una frecuencia en la que se ha encontrado que el alimento ofrece una medida electromagnética variable respecto a una determinada propiedad.

Un ejemplo de problema interesante desde el punto de vista de la discriminación de alimentos lo constituye la carne. La carne es un sistema complejo que presenta fascículos de células altamente organizados y que está formado por numerosas fases y componentes. Durante el proceso de maduración, el músculo experimenta cambios bioquímicos y estructurales que conllevan su transformación en carne. La evolución de algunos parámetros claves de este proceso como pueden ser: evolución del contenido en nucleótidos, evolución del contenido en ácido láctico, evolución de la liberación de aminoácidos libres, desarrollo del color, etc., incide directamente en la calidad final del producto. Actualmente, para caracterizar la carne en diferentes tipos de calidades es necesario realizar medidas tediosas y, generalmente, destruc

tivas. Así mismo, el proceso de tenderización de la car ne responde a procesos enzirnáticos de proteolisis que son difíciles de estimar mediante ensayos rápidos; el conocimiento del estado de madurez en que se encuentra 5 la carne es importante debido a que está directamente relacionado con las características organolépticas del producto. Todo esto implica problemas técnicos para la ca lO racterización de la carne en fresco, así corno de produc tos cárnicos, entendiendo corno caracterización aspectos relacionados con la estructura, la composición y las in teracciones entre ambas que están claramente relaciona das con la calidad del producto. 15 El uso de radiaciones para determinar diversos parámetros de calidad es conocido haciendo uso de una única frecuencia. Estos métodos están descartados para casos más complejos porque no son validos para todos los 20 estados posibles del alimentos ni tienen en cuenta efec tos acoplados entre las distintas fases, composición o los derivados de la evolución por ejemplo en el proceso de maduración. De ahí que este tipo de análisis no se considere en el estado de la técnica aplicable a este 25 tipo de control de calidad. Actualmente el principal problema de la indus tria agroalirnentaria se centra en la realización de un exhaustivo control de la calidad y de la seguridad ali 30 rnentaria sin que esto conlleve tediosos análisis de las características del alimento. Análisis que conllevan tiempos que no son admisibles en un control de la pro ducción ni sobre toda la producción en lugar de sobre muestras aleatorias. Es necesario realizar una distin 35

ción a dos niveles: a nivel del producto en fresco y de

los derivados cárnicos. En el producto fresco el control de calidad se basa fundamentalmente en la clasificación de las piezas a nivel de matadero sin necesidad de realizar análisis destructivos de las muestras, con la finalidad de determinar el mejor destino para cada pieza. Por otra parte en los productos cárnicos este control de calidad se centra en el control del proceso de salado/curado. El método aquí presentado resuelve bien ambos problemas de la industria cárnica.

DBSCRIPC¡ÓN DB LA INVENCIÓN

La presente invención consiste en un procedimiento y en un aparato que permite la determinación de aspectos claves relacionados con la calidad de un alimento multicomponente y multifásico como es la carne fresca y los productos cárnicos.

El procedimiento utiliza la medida de espectros dieléctricos, o valores concretos de los mismos correspondientes a determinados valores de frecuencias. En los ejemplos de realización de la invención estos intervalos se sitúan entre 40Hz y 20GHz y se utilizan para describir aspectos y cambios estructurales, interacciones entre componentes, cambios macromoleculares y cambios fisicoquímicos sufridos por la carne fresca y los productos cárnicos.

Solo si se lleva a cabo una medida combinada, tal y como se realiza en la invención, que permita tener en cuenta efectos acoplados entre todos los tipos de cambios sufridos en el alimento es posible establecer de forma adecuada la verificación de los criterios de calidad.

A través del estudio del espectro completo, en la invención se llega al uso de valores de propiedades dieléctricas o impedancias en frecuencias concretas que son correlacionadas entre sí y con los factores de calidad.

Se ha hecho uso del valor del... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Método de calibrado de un procedimiento para

la discriminación de alimentos caracterizado porque com

prende las siguientes etapas: a) se establece al menos una variable V1 medible sobre un tipo de producto P1 asociada a la calidad del producto, b) se establece un conjunto de n muestras m¡, }=l, ... , n del mismo tipo de producto P1 donde tales muestras presentan variabilidad de la variable V1 , e) se lleva a cabo un análisis de composición y estructural de cada una de las muestras mi para mantener aquellas muestras mk, k= 1, ... , r, con r ::5, n entero, que son relevantes en la variabilidad de la variable V1 porque los cambios de dicha variable V1 corresponden a algún patrón o cambio de patrón composicional, estructural, o de ambos de interés para la calidad final del producto ,

P 1

d) se lleva a cabo la medida del espectro dieléctrico

E, (J) de cada una de las muestras mk, donde E, . (J) es una función compleja expresable mediante una parte real y otra imaginaria, esto es,

E, . (j) =E' (j) +iE" (j) 1

e) se determina un número s entero, mayor o igual a 2, de frecuencias f;, J=l, ... , s, y tales frecuencias .f1 , sobre las que existe el mayor grado de variación de la variable entre muestras,

f) se lleva a cabo una correlación estadística entre la variable V1 y los valores del espectro dieléctrico E, . (J) medidos en las frecuencias .f ./ , }= l, ... , s sobre las muestras mk, k= 1, ... , r, esto es, se determina la dependencia funcional V1=V1 (E, (j1) , ... , E, (jJ) .

2. Método según la reivindicación 1 caracteri. zado porque se establece un valor de referencia que

da lugar al criterio a partir del cual la variable V 1 o bien pasa de ser no aceptable a aceptable, o bien pasa de ser aceptable a no aceptable según el caso.

3. Método según la reivindicación 1 o 2 para la posterior determinación del nivel de salado de carne y productos cárnicos caracterizado porque:

Las variables medibles sobre un producto cárnico salado son la fracción másica de sal (NaCl) , la humedad y actividad del agua, Se hace uso de un análisis composicional, esto es, contenido de NaCl y humedad; y también un análisis físico-químico, esto es, actividad del agua, masa y volumen, de cada una de las muestras para mantener aquellas muestras que son relevantes para analizar la variabilidad en la fracción másica de NaCl, humedad y actividad del agua; y son relevantes porque el cambio en dichas variables corresponde a cambios composicionales, físico-químicos o ambos, de interés para la calidad final del producto salado.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la posterior determinación del nivel de curado de productos cárnicos caracterizado porque:

Se determina la concentración de cloruro sódico del producto cárnico en la fase líquida de cada muestra estableciendo intervalos de clasificación o niveles de salado, Para cada nivel de salado se determina la variable humedad inicial sobre cada muestra curada, Se seleccionan las muestras con variabilidad en la humedad inicial, Se lleva a cabo un análisis composicional, esto es, contenido de NaCl, humedad; y físico-químico, esto es, actividad del agua, masa y volumen e cada una de las muestras seleccionadas para mantener aquellas muestra que son relevantes para analizar la variabilidad en la humedad inicial, porque el cambio en dicha variable corresponde a cambios composicionales, físico-químicos en cambios en ambos, que son de interés para la calidad final del producto salado y curado.

5. Procedimiento de discriminación de alimentos caracterizado porque, a partir de una calibración según las reivindicaciones 1 y 2 donde se tiene determinado:

• el valor entero S de frecuencias relevantes, las frecuencias J, , j=l, ... , s relevantes

•

una correlación de una variable V¡ en función de

•

las medidas dieléctricas en las frecuencias f, , j=i, ... , s, esto es, V1=V1 (Er (f 1) . ... , Er (f.J) , y donde dicho procedimiento se lleva a cabo las siguientes etapas:

a) se aplica sobre la muestra a discriminar una radiación electromagnética con frecuencias j 1, j=l, ... , S midiendo para cada una de ellas las propiedades dieléctricas E (f1) . ••• , E (JJ,

b) Se calcula la variable V1 mediante la correlación VI =VI (E (j¡) .... , E (JJ) , e) Se comprueba con un valor de referencia para de

terminar si es aceptable o no aceptable.

6. Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado porque las frecuencias empleadas en la discriminación son 0'5GHz y 10GHz.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 y 6

caracterizado porque la dependencia funcional para determinar la concentración molar de cloruro sódico en fase liquida en el producto cárnico es mediante una función f (E 1, E11) tal que la diferencia en valor absoluto

1 1)

entre dicha función f (E 1, E y la correlación:

Fl Ü100235 + 81810-6 11 61710-. 6 11lOGHz

C NuC/= . E O'SGHz-E es menor que el 20% del valor de la correlación.

8. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado porque la dependencia funcional establecida en la discriminación para el grado de curado con muestras no saladas es mediante una función j (E 1, E 11) tal que la diferencia en valor absoluto entre dicha función

j (E 1 , E") y la correlación:

X w=O 10284+0 1 76·E 11ºsGHz-0 1347· E11iooHz 113 113

+0 1058 lOGHz+3 13 10-6 .E O.SGHz

. E . es menor que el 20% del valor de la correlación.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado porque la dependencia funcional establecida en la discriminación para el grado de curado con muestras saladas con un 15%sal/proteina es mediante una

, E1 1)

función f (E 1 tal que la diferencia en valor absoluto entre dicha función f (E 1, E") y la correlación:

X w=O 10702+0 1Ül34·E 11ºsGH7+0 14255 ·E 11 JOGHz -o~0019. E "<~.SCIHz -01024 ·E ~~~ocrHz + 5 ·10-5· E 1~~SGHz es menor que el 20% del valor de la correlación.

1O. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado porque la dependencia funcional establecida en la discriminación para el grado de curado con muestras saladas con un 35%sal/proteína es mediante una

1 1

función f (E 1 , ) tal que la diferencia en valor absoluto

1 1

entre dicha función f (E 1, E ) y la correlación:

X w=O 1 02245-0 1 00655 ·E 1 1 0 iGH7+0 1 567 ·E 11 lOGHz -0 1 10226 ·E "¡oGHz

es menor que el 20% del valor de la correlación.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado porque la dependencia funcional establecida en la discriminación para el grado de curado con

muestras saladas con un 47%sal/proteína es mediante una

1 1

función f (E 1 , ) tal que la diferencia en valor absoluto entre dicha función j (E 1 , E") y la correlación:

1 1 1 1

X w=O 1 0165+0 1 536 ·E 1 1JOGHz-0 1 164 ·f foGHz+O 1 017 ·E ioGHz 15 es menor que el 20% del valor de la correlación.

12. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 7 caracterizado porque la dependencia funcional establecida en la discriminación para el grado de curado con

muestras saladas con un 60%sal/proteína es mediante una

1 1

función f (E 1 , ) tal que la diferencia en valor absoluto entre dicha función j (E 1 , E") y la correlación:

1 1 1 1

X w=O 1 0186+0 1 445 ·E" lOGHz+O 1 0163 ·E o.sGHz-0 1 115· E 7ºGHz .

5. 0 1 00154 ·E 11~5GHz+ 4 · 10-6 . E 11~sGHz

es menor que el 20% del valor de la correlación.

13. Procedimiento según cualquiera de las relvindicaciones 7 a 12 donde la diferencia en valor abso

1 1

luto entre la función f (E 1, E ) y la correlación es menor que el 10% del valor de la correlación.

14. Procedimiento según la reivindicación 5 ca-racterizado porque existen una o más correlaciones adi35 cionales para una misma variable V1 dependiendo de con

diciones predeterminadas, de tal modo que, dependiendo de dichas condiciones predeterminadas se lleva a cabo la lectura de las propiedades dieléctricas para el conjunto de frecuencias de las que es función la correlación aplicable; y posteriormente, haciendo uso de esa misma correlación se calcula la variable V1 •

15. Procedimiento según la reivindicación 5 donde la discriminación se lleva a cabo valorando múltiples variables V2 ••• V, , cada una de ellas con un valor

de referencia c, , c2, '''c/ que sirve de criterio de aceptación para cada una de las variables V1 V2 ... V, .

16. Procedimiento según las reivindicaciones 5 a 15 caracterizado porque cualquiera de los valores intermedios a los utilizados en el cálculo de las correlaciones se obtiene por interpolación.

17. Dispositivo de discriminación de alimentos que comprende:

• medios de soporte (2) de una muestra de alimento (3) ,

• medios (1) de emisión de una radiación electromagnética al menos en las frecuencias j 1, j=I, ... , s con s un entero mayor o igual a 2,

• medios (4) de lectura de las propiedades dieléctricas E (j1) , ... , E (fJ de la muestra en las frecuencias

f, , }=t, ... , s'

• medios (5) de cálculo de al menos una variable

en función de una correlación V 1=V1 (E{f1 ) , ..., E (f, ) ) , • medios ( 6) de salida del valor •

18. Dispositivo según la reivindicación 17 caracterizado porque dispone de medios para llevar a cabo lecturas adicionales de las propiedades dieléctricas en otras frecuencias distintas a f 1, }=1, ... , s

19. Dispositivo según la reivindicación 17 o 18 caracterizado porque dispone de medios de cálculo adicionales para llevar a cabo el cálculo de múltiples variables en función de las lecturas.

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